Рекомендации по проектированию энергоэффективного административного здания в условиях сухого жаркого климата

В климатических условиях республики Узбекистан при проектировании административных зданий необходимо разрабатывать объемно-планировочные и конструктивные решения, отвечающие современным требованиям по обеспечению рационального расходования энергии на эксплуатационные нужды при обеспечении комфортного микроклимата помещений. Причем энергосберегающие мероприятия должны быть ориентированы и на зимний период, и на летний.

Для уменьшения площади наружных ограждающих конструкций следует стремиться к компактным планам, близким к квадрату или кругу.

В зданиях со сходными параметрами внутренней среды помещений целесообразно использовать «открытую» планировку, позволяющую воздушным массам наиболее равномерно распространяться по объему здания.

Для организации вертикального движения воздуха внутри объема здания, необходимого для его равномерного распределения по этажам, целесообразно устраивать в центральной части здания светоаэрационный фонарь, при этом необходимо устройство холла-атриума (многосветного пространства, охватывающего все этажи здания).

Для снижения нагрузки на системы отопления целесообразно устройство гелиоприемника в виде оранжереи, ориентированной на южную сторону горизонта. Такие оранжереи позволяют без особых усилий аккумулировать солнечное тепло. Ограждение оранжереи, выполненное из стекла является в такой гелиосистеме тепловой защитой, препятствующей выходу тепла наружу. Благодаря ему в оранжерее поддерживается сравнительно высокая температура. Через оконное заполнение тепло из солнечной ловушки поступает в помещение и обогревает его. Ограждающая теплицу наружная стена здания выполняет функцию коллектора и аккумулятора солнечного тепла, позволяющего увеличить теплопоступления в помещение в солнечную холодную погоду, повысить температуру на внутренней поверхности стены и уменьшить затраты на отопление.

Аккумулятор тепла в энергоактивном ограждении предназначен для накопления и сохранения тепла, которое может быть использовано в вечерне-ночное время и по время несолнечной (пасмурной) погоды. В связи с его назначением конструкция аккумулятора должна быть теплоемкой. В общественных здания аккумулятор следует выполнять вместе с энергоактивным ограждением или в виде отдельной теплоизолированной системы, совмещенной частично или полностью с другими частями здания.

Аккумуляторы улавливают прямую и рассеянную коротковолновую солнечную радиацию и превращают ее в полезную теплоту, необходимую для отопления здания или получения горячей воды. Их можно совместить с элементами панелей, стен, покрытий, балконов и т. п. Принцип действия солнечного коллектора состоит в «парниковом эффекте» — способности стекла пропускать коротковолновые солнечные лучи и задерживать длинноволновую радиацию нагретых поверхностей. В результате такого селективного пропускания солнечные лучи, проходя через стекло, нагревают теплоприемную панель, которая, в свою очередь, начинает излучать длинноволновую радиацию. А благодаря способности стекла не пропускать длинноволновую энергию происходит значительное повышение температуры внутри ограниченного стеклом пространства.

В качестве аккумулятора тепла в здании можно использовать массивную плоскую панель, например железобетонную, или специально сконструированные для этих целей панели, разделенные на секции, заполненные каменной щебенкой, гравием, грунтом, панели с контейнерами (например, в виде бочек), заполненными водой или другой жидкостью, а также панели со специальными герметизированными контейнерами с перенасыщенным раствором хлористого кальция, сульфата натрия, углекислого натрия. В качестве аккумулятора можно использовать внутренний водоем, где в качестве теплоаккумулирующего вещества применяется вода, обладающая большой теплоемкостью и малой вязкостью.

Устроить оранжерею можно под балконом, лоджией или выступающим верхним этажом. В этом случае тепло от воздуха, поступает через окно в комнату первого этажа, а также через перекрытие, повышая температуру на поверхности пола. Эффективность такого решения состоит в том, что, благодаря расположенной под выступающей частью вышележащего этажа оранжерее с теплым воздухом, нет необходимости сильно утеплять пол помещения.

Для обеспечения повышенной теплозащиты наружной оболочки здания следует применять многослойные конструкции с использованием эффективных теплоизоляционных материалов. Для стен наиболее целесообразно использование системы наружного утепления «мокрого типа». Рационально применение в составе здания мансардных этажей. Для утепления мансардного покрытия также следует применять материалы типа экструдированного пенополистирола с повышенной огнестойкостью или минераловатных плит на основе базальтового волокна. Минераловатные плиты повышенной жесткости на основе базальтового волокна целесообразны и для утепления пола помещений первого этажа.

Конструктивное решение окон и дверей должно обеспечивать надежную изоляцию стыков с глухими частями стен, тем самым снижая уровень инфильтрационных воздушных потоков.

Для защиты здания от перегрева и улучшения внутреннего микроклимата помещений естественными средствами целесообразно устраивать массивные «холодные» полы в холле, непосредственно связанном с оранжереей, чтобы одновременно исключить обратный эффект в зимнее время за счет нагрева этого пола солнечными лучами. В холле следует проектировать водоем с разбрызгивающими установками для дополнительного охлаждения и увлажнения воздуха за счет испарительного охлаждения.

Над холлом следует устраивать светоаэрационный фонарь, для организации вертикального проветривания объема здания и равномерного распределения охлажденного и увлажненного воздуха между этажами и помещениями, расположенными на них.

Для улучшения микроклимата в летнее время целесообразно внедрение в структуру общественного здания элементов озеленения, в том числе оранжерей.

Для снижения отрицательного воздействия солнечной энергии на оранжерею, ориентированную на южную сторону горизонта, следует предусматривать внутренние солнцезащитные устройства, а также озеленять и обводнять прилегающую к оранжерее территорию.

На окнах всех ориентаций, за исключением северной, целесообразно устройство наружных солнцезащитных устройств с воздухововлекающей формой [ ].

Выводы по главе

• 1. Разработано объемно-планировочное решение административного здания, в наибольшей степени отвечающего принципам проектирования энергоэффективных объектов для условий сухого жаркого климата.
• 2. Разработаны конструктивные решения наружных ограждающих конструкций здания, обеспечивающие повышенную теплозащиту его наружной оболочки.
• 3. Разработаны практические рекомендации по проектированию энергоэффективного офисного здания для климатических условий Республики Узбекистан.